聚焦或屏蔽氦离子束辐照超导YBa $_2$ Cu PDMATHAAB O $_{7-δ}$薄膜钉扎晶格中涡旋匹配的角磁场依赖性
Angular magnetic-field dependence of vortex matching in pinning lattices fabricated by focused or masked helium ion beam irradiation of superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ thin films
Bernd Aichner, Kristijan L. Mletschnig, Benedikt Müller, Max Karrer, Meirzhan Dosmailov, Johannes D. Pedarnig, Reinhold Kleiner, Dieter Koelle, Wolfgang Lang
研究了在人工钉扎形貌下，铜氧化物高临界温度超导体$_{2}$ O $_{7-δ}$（YBCO）薄膜中磁场磁化率效应的角度依赖性.通过两种不同的离子辐照方法制造点缺陷列--在氦离子显微镜中扫描聚焦的30 keV离子束或采用宽场75 keV He $^+$束的离子注入器通过模板掩模。离子-靶相互作用和由此产生的碰撞级联的模拟表明，这两种方法的缺陷列子$μ$ m间距的正方形阵列可以创建。它们由密集的点缺陷集群，作为钉扎中心的Abrikosov涡。这是验证的临界电流和相关的磁通流阻与磁场在匹配场的最小值的可重复的峰值的测量。在倾斜磁场中，匹配特征仅由平行于柱状缺陷的轴的磁场分量控制，这证实了磁通量沿着缺陷柱穿透。我们表明，后者占主导地位的钉扎景观，尽管在薄YBCO薄膜的强大的内在钉扎。
英文摘要：
The angular dependence of magnetic-field commensurability effects in thin films of the cuprate high-critical-temperature superconductor YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ (YBCO) with an artificial pinning landscape is investigated. Columns of point defects are fabricated by two different methods of ion irradiation -- scanning the focused 30 keV ion beam in a helium ion microscope or employing the wide-field 75 keV He$^+$ beam of an ion implanter through a stencil mask. Simulations of the ion-target interactions and the resulting collision cascades reveal that with both methods square arrays of defect columns with sub-$μ$m spacings can be created. They consist of dense point-defect clusters, which act as pinning centers for Abrikosov vortices. This is verified by the measurement of commensurable peaks of the critical current and related minima of the flux-flow resistance vs magnetic field at the matching fields. In oblique magnetic fields the matching features are exclusively governed by the component of the magnetic field parallel to the axes of the columnar defects, which confirms that the magnetic flux is penetrated along the defect columns. We demonstrate that the latter dominate the pinning landscape despite of the strong intrinsic pinning in thin YBCO films.
Transverse vortex commensurability effect and sign change of the Hall voltage in superconducting YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ thin films with a nanoscale periodic pinning landscape
本文研究了高温超导体$_{2}$ O $_{7-δ}$的薄膜中人工周期钉扎阵列的横向霍尔电压。柱状缺陷区沿结晶$c$轴，其中超导性被抑制，通过照射与He $^+$离子通过硅模板掩模创建。磁通量量子与人工缺陷晶格的相称的安排被证实的临界电流的最大值和电阻的最小值，分别。的横向电压的磁场依赖性揭示了一个窄峰的霍尔系数与相反的极性相比，背景信号的可调性效果的特征。这种签名的涡匹配消失在较大的涡速度证实其密切的联系与增强钉扎的旋涡在周期性钉扎景观。
Mechanisms of weak thickness dependence of the critical current density in strong pinning ex situ metal-organic-deposition route YBa2Cu3O7-x coated conductors
Anisotropy and directional pinning in YBaCuO with BaZrO3 nanorods
在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$与细长的强钉扎位点（c轴对齐，自组装BaZrO $_3$纳米棒）的驱动涡旋物质的各向异性输运性质（直流和高频制度）的测量被用来证明，有效质量角标度只发生在本征物理量（磁通流电阻率），而不是钉扎相关的Labusch参数和临界电流。在不同的时间尺度上的动力学比较显示的证据的涡旋物质向莫特相的过渡，由纳米棒的存在下驱动。强钉扎在直流部分来自动态效应。
Directional vortex pinning at microwave frequency in YBa$_{2}$Cu$_3$O$_{7-x}$ thin films with BaZrO$_3$ nanorods
研究了用脉冲激光烧蚀法从含5%（摩尔分数）BaZrO $_3$的靶上生长的YBaPDMATHABMM CuPDMATHABMN O $_{7-x}$薄膜的各向异性和定向钉扎效应. BaZrO $_3$夹杂物自组装得到沿c轴取向的纳米棒，从而为涡旋钉扎提供了优先方向。涡旋响应的方向性研究在高交流频率与复杂的微波响应在48 GHz，作为一个功能的应用领域和领域和c轴之间的角度$θ$。复杂的微波响应不表现出任何角度缩放，这表明YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$的结构各向异性的补充，至少另一个优选的取向。钉扎参数$r$显示定向钉扎的证据，在围绕c轴的宽范围的角度中有效（因此归因于BZO纳米柱）。
Directional pinning and anisotropy in YBa2Cu3O7-x with BaZrO3 nanorods: intrinsic and nanorods-induced anisotropy
研究了在倾斜磁场作用下，含BaZrO 3纳米棒的YBa 2 Cu 3 O 7-x薄膜在涡旋态下的微波复电阻率.给出了涡旋粘性$η$、钉扎常数k_p和蠕变因子χ_M的上限随角度的变化关系。我们发现，纳米棒的方向效应在η中是不存在的，这是由质量各向异性γ决定的。相比之下，钉扎介导的性质受到纳米棒的强烈影响。重要的是，受纳米棒影响的钉扎和蠕变在我们非常高的工作频率下也是可检测的，这意味着涡旋从其平衡位置的非常短的位移。
Effects of proton irradiation on flux-pinning properties of underdoped Ba(Fe$_{0.96}$Co$_{0.04}$)$_2$As$_2$ pnictide superconductor
本文用磁化强度和磁电阻率的联合测量方法研究了质子辐照对Ba（Fe $_{0.96}$ Co $_{0.04}$）$_2$ As $_2$超导单晶的影响。该研究允许提取的样品的表观钉扎能$U_0$的值之前和之后的照射，以及比较的值$U_0$从磁通流可逆区域与那些从磁通蠕变不可逆区域。照射适度地减少$T_c$，但在两个制度中显著地减少$U_0$：临界电流密度$J_c$被修改，最引人注目的是照射后第二磁化峰的消失。分析的钉扎力的函数形式和温度依赖性的$J_c$为零场，表明质子照射在这种情况下没有改变钉扎制度，但引入了高密度的浅点状缺陷。通过考虑一个模型，考虑到不可逆线上的障碍的影响，数据表明，照射产生了相当大的减少，在平均有效的障碍整体，与观察到的变化一致，在$U_0$和$J_c$。
Unusual magneto-transport of YBa2Cu3O7-d films due to the interplay of anisotropy, random disorder and nanoscale periodic pinning
我们研究了一个流形的相互作用的弹性线的空间相关性的强烈影响随机和有序钉扎之间的竞争的一般问题。这是通过磁输运实验与YBa 2 Cu 3 O 7-d薄膜，包含一个周期性的涡旋钉扎阵列通过掩蔽离子照射，除了本地随机钉扎。我们观察到的强场匹配效应表明周期性钉扎的普遍存在，并表明在匹配场中每条涡旋线都束缚在人为钉扎位点上。然而，涡玻璃化转变的维度，准2D而不是通常的3D，证据减少沿涡线的涡玻璃相关性。这也支持了一个不寻常的角度依赖的磁阻，这大大不同于玻色玻璃系统。角磁阻的定量分析使我们能够将这种行为与系统各向异性的增强联系起来，这是离子辐照的附带效应。
Ultradense Tailored Vortex Pinning Arrays in Superconducting YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ Thin Films Created by Focused He Ion Beam Irradiation for Fluxonics Applications
磁场以磁通量量子的形式穿透II型超导体，称为涡旋。在一个干净的超导体中，它们以六方晶格排列，而通过添加周期性的人工钉扎中心，可以实现许多其他排列。利用氦离子显微镜的聚焦束，在铜氧化物超导体$_{2}$ O $_{7-δ}$的薄膜中制备了间距为70 nm的密集钉扎中心的周期性图案。在这些超致密的kagomé样图案中，空隙导致涡流的磁笼，导致非常规的可磁化性效应，其表现为临界电流的峰值和电阻与施加磁场的最小值，最高可达$\sim 0.4\,$ T。通过对涡旋运动的分子动力学模拟，分析了不同磁场下的涡旋模式，证实了临界电流与磁场的关系。这些发现开辟了一条道路，在铜氧化物超导体的人工亚100纳米钉扎景观的控制操纵的漩涡。
Simulation of the vortex dynamics in a real pinning landscape of YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ coated conductors
高温超导体（HTS）能够承载非常大的电流而几乎没有耗散，这使得它们在大功率应用中不可替代。高温超导电缆的发展和进一步改进需要深入了解超导涡旋动力学在复杂的钉扎景观的存在。我们提出了一个真正的高温超导样品在磁场中的临界电流分析相结合的国家的最先进的大规模Ginzburg-Landau模拟与重建的三维扫描透射电子显微镜断层扫描的钉扎景观在Dy掺杂的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$。这种方法提供了一个独特的外观在一个复杂的钉扎景观的存在下，负责商业HTS线的高载流能力特性的涡流动力学。我们的方法表现出很好的功能和定量之间的模拟和实验的临界电流的协议，提供了一个新的预测工具，高温超导线材的设计。
Change of strength of vortex pinning in YBCO due to BaZrO_3 inclusions
我们探测的短程钉扎性能与应用程序的微波电流在很高的驱动频率（47.7 GHz）上的YBa $_2$铜$_3$ O $_{7-δ}$薄膜和没有亚微米BaZrO $_3$夹杂物。我们探索的温度和字段范围60 K $<T<T_c$和0 $<μ_0H<$ 0.8 T，沿c轴施加的字段。相对于纯YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$，磁场引起YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$ /BaZrO $_3$中微波电阻率$Δρ_1(H)+\mathrm{i}Δρ_2(H)$的小得多的增加。$Δρ_1(H)$在纯YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$中略微呈超线性（表明热活化的可能贡献），但在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$ /BaZrO $_3$中呈线性或亚线性（表明BaZrO $_3$夹杂物可能抑制热活化）。这些特性一直保持到接近$T_c$。我们讨论了我们的数据中的比例$r=ΔX_s'(H)/ΔR_s'(H)$在混合状态下的微波表面阻抗模型的框架。在$_2$ O $_{7-δ}$ /BaZrO $_3$中发现了大的$r$，几乎没有场依赖性。相比之下，在纯$_2$ O $_{7-δ}$中发现较小的值和较强的场依赖性.我们讨论了不同的场依赖的钉扎常数。
Critical current anisotropy in Nd-1111 single crystals and the infuence of neutron irradiation
本文报道了NdFeAsO $_{0.65}$ F $_{0.35}$（Nd-1111）单晶的角分辨磁化强度测量。场依赖性的临界电流密度，$J_c$，是非单调的，在这些晶体在所有的取向和温度，由于鱼尾效应，这强烈影响的角度依赖性的$J_c$。在低场时，电流随着场从晶体学c轴倾斜而减小，但在高场时增加。在中间场，$J_c$的角度依赖性出现峰值。快中子辐照后，临界电流显著增强，鱼尾现象消失。然而，在低场和高场的不同电流各向异性仍然存在。我们讨论的各向异性缩放方法的框架中的数据，并提出了从占主导地位的钉扎在低场的低密度的大缺陷钉扎在高场的原始晶体的小缺陷。强钉扎占主导地位，在所有领域的照射后，和角度依赖性的$J_c$可以描述的各向异性缩放后，只有适当的扩展到这个钉扎制度。
Thermodynamics of the vortex liquid in heavy ion-irradiated superconductors
结果表明，重离子辐照对各向异性超导体$_{2}$ O $_{3}$的结晶性质的影响，在超导涨落区也有很大的扩展.诱导的非晶柱状缺陷的存在下转移的比热最大值在正常到超导转变。这种效应类似于最近在立方K $_{x}$ Ba $_{1-x}$ BioO $_{3}$（$x \simeq 0.35$）中证实的效应。在这两种化合物中，涡旋钉扎表现为\em平衡\rm扭矩的尖锐角度依赖性。在YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7-δ}$中，缺陷的钉扎出现在比热最大值的温度$T_{C_{p}}^{max}$，远高于磁不可逆线$T_{irr}(H)$。在各向同性K $_{x}$ Ba $_{1-x}$ Bi O $_{3}$中，与钉扎相关的扭矩异常的开始跟踪比热异常和不可逆线的开始。在$_{2}$ $_{3}$ O $_{7-δ}$中，顺序参数的振幅波动（而不是涡旋线漂移）最终导致钉扎消失。在K $_{x}$ Ba $_{1-x}$ Bi O $_{3}$中，涡旋钉扎仅在超导向正常转变时消失。结果表明，在这两种化合物中，在“玻色玻璃”转变的钉扎能相对于超导态的总自由能增益是大的。这意味着，后一种过渡的机制应该重新考虑。
Effect of mixed pinning landscapes produced by 6 MeV Oxygen irradiation on the resulting critical current densities J$_c$ in 1.3 $μ$m thick GdBa$_2$Cu$_3$O$_{7-d}$ coated conductors grown by co-evaporation
本文报道了用共蒸发法制备的1.3 μ m厚的GdBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-d}$涂层导体中，6 MeV $^{16}$ O $^{3+}$辐照引入的晶体缺陷对临界电流密度J $_c$和磁通蠕变率的影响。主要由直径接近50 nm的随机纳米颗粒产生的具有钉扎的原始膜以2 × 10 - 3 $^{13}$ cm $^{-2}$和4 × 10 - 3 $^{14}$ cm $^{-2}$之间的剂量照射。在低于40 K的温度下，平行（H//c）和与c轴成45°（H//45°）施加磁场，辐照可以显著改善磁场中的J $_c$依赖性。对于1x 10 $^{14}$ cm $^{-2}$的剂量，$μ$ $_0$ H = 5 T时的J $_c$值加倍，而不会显著影响小视野下的J $_c$。分析的磁通蠕变率作为温度的函数在两个磁场配置，可以观察到，照射抑制与双扭结松弛的峰值，并增加在中高温下的磁通蠕变率。在0.5T下，H//c和H//45°的磁通弛豫分别呈现出特征玻璃化指数$μ$ = 1.63和$μ$ = 1.45。对于用1x 10 $^{14}$ cm $^{-2}$辐照的样品，这些值分别降至$μ$ = 1.45和$μ$ =1.24。
Angle-dependent Magnetoresistance of an Ordered Bose Glass of Vortices in YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ Thin Films with a Periodic Pinning~Lattice
超导$_{2}$ O $_{7-δ}$（YBCO）薄膜中的本征无序与超致密三角形晶格的30 nm间距的钉扎中心之间的竞争导致有序的玻色玻璃相涡旋。通过在YBCO薄膜的表面上扫描氦离子显微镜的聚焦光束以形成点缺陷的列，其中超导性被局部抑制，来创建样品。的电压-电流等温线揭示了临界行为和规模在附近的二级玻璃化转变。后者表现出一个明显的峰值，在熔融温度（$T_g$）与施加的磁场（$B_a$）在磁可磁化率场，随着玻璃波动的寿命急剧上升。在恒定的洛伦兹力的几何形状的角度相关的磁阻测量揭示了一个强大的各向异性增加相比，一个原始的参考膜的涡旋的密度相匹配的柱状缺陷。因此，钉扎由平行于柱状缺陷的磁场分量主导，暴露出其一维特征。这些结果支持有序玻色玻璃相的想法。
Ordered Bose Glass of Vortices in Superconducting YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ Thin Films with a Periodic Pin Lattice Created by Focused Helium Ion Irradiation
$_{2}$-$_{7-δ}$（YBCO）薄膜的富缺陷形貌导致了Abrikosov涡旋的玻璃状排列，这导致电阻在电流密度消失时消失。这种涡旋玻璃由纠缠的涡旋线，并确定了电压-电流等温线的特征标度。随机分布的柱状缺陷使涡旋线分层，并导致玻色玻璃。在这里，我们报告的观察有序玻色玻璃在YBCO薄膜与六角形阵列的柱状缺陷与30 nm的间距。在氦离子显微镜中，通过30 keV He $^+$离子的聚焦束来设计周期性钉扎景观。
